화학연, 초고속 자가치유 웨어러블 센서 개발
친환경 화합물인 '초분자 중합체'로 땀 측정
의료 모니터링 등 스마트 웨어러블 기기에 적용 가능
친환경 화합물인 '초분자 중합체'로 땀 측정
의료 모니터링 등 스마트 웨어러블 기기에 적용 가능
화학연 제공
한국화학연구원은 황성연·박제영 박사팀과 최봉길 강원대 교수팀이 공동으로 '초고속 자가치유 소재'를 개발하고, 이를 기반으로 땀 성분을 측정하는 센서 제작에 성공했다고 21일 밝혔다.
이 소재는 감귤류와 목질류에서 추출한 구연산과 숙신산 등의 친환경 화합물을 합친 '초분자 중합체'로, 수소 결합 등을 통한 상호 작용으로 자가치유 특성을 지닌다.
중합체 끝부분의 카르복실산(COOH)과 알콜기(OH)가 서로 수소 결합을 통해 분자 간 인력이 강해져 기계적 강도가 높아진다. 또 붙었다 떨어지는 가역적 성질을 지녀 잘려 나가도 다시 붙는다.
연구팀은 30초면 손상된 소재가 원래 상태로 회복되는 데, 이는 세계 최고 수준의 기술을 보유한 중국 쓰촨대 기록보다 4배 이상 빠른 수준이라고 설명했다. 실제로, 3㎜ 두께의 절단된 소재가 상온에서 1분 후에 아령 1㎏을 들 수 있을 정도로 기계적 강도가 회복된다.
김선미 화학연 연구원은 "이 소재를 웨어러블 센서에 적용하면 걷기나 달리기, 뛰기 등의 동작으로 인해 긁히거나 파손되더라도 성능이 떨어지지 않고, 스스로 원래 상태로 회복돼 다시 사용할 수 있다"고 말했다.
연구팀은 이 소재를 기반으로 땀을 측정하는 가느다란 실 형태의 센서와 실시간으로 스마트폰에 데이터를 전송하는 장치를 제작했다. 초고속 자가치유 소재가 가는 실 형태의 땀 측정 센서를 감싸는 피복재로 활용한 것이다.
이 센서는 헤어밴드 형태로 제작됐으며, 이를 착용하고 고정식 자전거를 50분 동안 탄 결과, 땀의 전해질 농도를 정확하게 측정했고, 운동 중 가위로 센서를 잘랐음에도 20초 후에 다시 정상 작동됐다.
황성연 화학연 박사는 "자가치유 초분자 중합체 기반의 땀 측정 센서는 광범위한 비침습적 진단과 의료 모니터링 분야에서 스마트 웨어러블 기술에 대한 새로운 기회를 열어 줄 것"이라고 말했다.
이 연구결과는 국제 학술지 '바이오 센서 및 바이오 일렉트로닉스(2월호)'에 게재되고, 미국화학회의 'ACS 어플라이드 머터리얼즈&인터페이스(지난해 12월호)'에 실렸다. 이준기기자 bongchu@dt.co.kr
화학연 제공
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